LES直流槽道边界层模拟，如何得到正则化速度u+以及正则化坐标y+？

[李东岳]

http://dyfluid.com/boundaryFoam.html 我顺着这个里面的方程2，在y方向做积分，继续推了一下：

$$\int (-\frac{\mathrm{\partial }{\tau }_{xy}}{\mathrm{\partial }y})\mathrm{d}y=-\int \left(\frac{\mathrm{\partial }p}{\mathrm{\partial }x}\right)\mathrm{d}y$$

$${\tau }_{xy}^h-{\tau }_w=-{\tau }_w=\frac{\mathrm{\partial }p}{\mathrm{\partial }x}h$$

所以充分发展的管道，如果壁面剪切力知道的话，应该这样给一个压力梯度。

也不是不能大、不能小，设置得大了，槽道流速增加，会达到新的平衡的。

对，应该是。 还得持续学习啊！

[李东岳]

我最近在方程里面加了科氏力，也是一个规规矩矩的槽道，只不过尺度非常大（大气层）。目前算出来的结果就是速度持续的在旋转稳定不下来

我发现添加压力梯度跟平均速度，在我这里还不太一样。添加速度的话，如果是x方向速度，因为科室力会产生旋转，x方向速度一直不变，但是y会增加，导致速度增加。压力梯度却没有。因为跟本帖关系也不大，我先研究一下，然后新开一个帖子讨论。

[李东岳]

@李东岳 https://www.cfd-china.com/topic/6259/添加动量方程源项导致速度持续增加

[luofq-sysu]

@学流体的小明 感谢此贴，感谢几位的研究，解答了我的很多疑问。
并请教：槽道流LES计算的入口inflow速度场影响大吗？
因为我近期也开展了多个雷诺数Re180~5200的槽道流计算，但计算得到的壁面摩擦速度偏小（大约只有目标值的一半）。
对比了一下你的channel1000案例文件，发现一个主要的差别是初始场0/U，看起来你是采用了一种生成脉动速度的入口条件吗？

[学流体的小明]

@luofq-sysu

并请教：槽道流LES计算的入口inflow速度场影响大吗？

我的计算域没有入口出口之分，沿流动方向的两个边界都是周期性的边界条件，展向也是周期性的边界条件。所以无法回答你的问题。

看起来你是采用了一种生成脉动速度的入口条件吗？

是的，用的就是EugeneDeVilliers在他博士论文中提到的初始化槽道流流场的方法。

[luofq-sysu]

谢谢。@学流体的小明

我的计算域没有入口出口之分，沿流动方向的两个边界都是周期性的边界条件，展向也是周期性的边界条件。所以无法回答你的问题。

我的算例也是周期边界的槽道流，其实应该是internalField初始场的影响。
前面我采用的是uniform的初始速度场，计算湍流雷诺数远达不到目标值。最近按你算例的codeStream代码加入了初始脉动速度，计算雷诺数比较接近目标值了。
以Re_tau=1000为例，我现在计算得到的雷诺数数值是910

是的，用的就是EugeneDeVilliers在他博士论文中提到的初始化槽道流流场的方法。

EugeneDeVilliers大佬的论文提到了这种湍流需要加入初始扰动才能发展，这个初始化方法也有一个 perturbU的开源代码。不过codeStream的实现更方便

[李东岳]

最近按你算例的codeStream代码加入了初始脉动速度

这个codeStream写的扰动，可以保证$\mathrm{\nabla }\cdot \mathbf{U}=0$么

[luofq-sysu]

这个codeStream写的扰动，可以保证$\mathrm{\nabla }\cdot \mathbf{U}=0$么

我只看到codeStream跟perturbU的代码是一致的，具体的公式在EugeneDeVilliers博士论文5.1.2章也能找到

[2019201300]

@学流体的小明 这个链接显示分享过期了，请问可以重新分享一下吗？

[学流体的小明]

@2019201300
链接：https://pan.baidu.com/s/1vtoG3kSADjPy9HRJdCnERQ?pwd=9xnb
提取码：9xnb

[2019201300]

@学流体的小明 好的谢谢。

[coolhhh]

@学流体的小明 大佬好，想问下当时你用方法三计算的时候，OpenFOAM中输出的wallShearStress，有三个分量。${\tau }_w$计算是如何计算的，是取了${\tau }_x$，还是$\sqrt{{\tau }_x^2+{\tau }_y^2}$，还是$\sqrt{{\tau }_x^2+{\tau }_y^2+{\tau }_z^2}$？

方法三：
通过paraview的filter - integrate variables - 查看 cellData，得到wallShearStress的和以及面积Area，计算固壁面上的wallShearStress平均值，再使用

$$u_{\tau }=\sqrt{\frac{{\tau }_w}{\rho }}$$

计算摩擦速度$u_{\tau }$。注意不可压缩求解器中没有密度，则认为$\rho =1$。
结果是$u_{\tau }=0.0066952$。

[李东岳]

@coolhhh 这个是${\tau }_x$，只是管道壁面法向的剪切应力

[coolhhh]

@李东岳 李老师，后来我也按照这个公式计算，但$u_{\tau }$好像很难算得与理论值 $u_{\tau }=0.0079$ 一样大。

$$u_{\tau }=\sqrt{\frac{{\tau }_w}{\rho }}=\sqrt{\frac{{\tau }_x}{\rho }}$$

[李东岳]

@coolhhh 是不是模拟的结果不对？LES么

[coolhhh]

@李东岳 李老师，模拟的平均风和雷诺应力还是准确的，但是$u_{\tau }$似乎是个很敏感的参数，网格、fvSchemes、fvSolution等设置对$u_{\tau }$结果都有影响，但平均风和雷诺应力总体区别不大。

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最近在模拟《Kim, Y., I.P. Castro and Z. Xie, Divergence-free turbulence inflow conditions for large-eddy simulations with incompressible flow solvers. Computers & Fluids, 2013. 84: p. 56-68.》这篇文章工况，论文中的$u_{\tau }$沿着计算域的时间和展向平均结果如下所示，是非常光滑的：

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我模拟的时间和展向平均结果为：

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就类似 @学流体的小明 的模拟结果，即使用方法三，求整个计算域底面的时间和空间平均wallShearStress，也很难与$u_{\tau }$理论值完全对应上，都有个很小的偏差，因此我的模拟结果不光滑，是很参差。一直在想是否$u_{\tau }$的计算方法不同导致的。

方法三：
通过paraview的filter - integrate variables - 查看 cellData，得到wallShearStress的和以及面积Area，计算固壁面上的wallShearStress平均值，再使用

$$u_{\tau }=\sqrt{\frac{{\tau }_w}{\rho }}$$

计算摩擦速度$u_{\tau }$。注意不可压缩求解器中没有密度，则认为$\rho =1$。
结果是$u_{\tau }=0.0066952$。

[李东岳]

我觉得你模拟的相当不错啊... 是有点不那么光滑，但我觉得屌爆了

[falltime]

方法一估算$u_{\tau }$是不合适的，因为这里的$R{e}_{\tau }$ 估算出来的，并不是准确值。

[李东岳]

@falltime 是说$R{e}_{\tau }=u_{\tau }\delta /\nu$，这个公式只用从$u_{\tau }$算$R{e}_{\tau }$，而不能反过来用是么？

[falltime]

@李东岳 在 LES直流槽道边界层模拟，如何得到正则化速度u+以及正则化坐标y+？ 中说：

@falltime 是说$R{e}_{\tau }=u_{\tau }\delta /\nu$，这个公式只用从$u_{\tau }$算$R{e}_{\tau }$，而不能反过来用是么？

是的，算之前是不知道的。除非在给定压力梯度的情况下，通过压力梯度和壁面切应力的关系来算